电絮凝技术处理油田稀油污水的研究

李志国李芳蒋其斌李林彭建福

（1．中国石油新疆油田公司风城油田作业区；2．克拉玛依技师培训学院；3．中国石油新疆油田公司工程技术研究院）

电絮凝技术处理油田稀油污水的研究

李志国1李芳2蒋其斌1李林3彭建福1

（1．中国石油新疆油田公司风城油田作业区；2．克拉玛依技师培训学院；3．中国石油新疆油田公司工程技术研究院）

文章以新疆油田风城油田作业区稀油污水处理为例，针对污水水质不稳定的问题，分析了污水处理工艺、运行状况及影响水质的原因。针对水质恶化的原因，在原污水处理流程不同位置开展电絮凝技术处理效果研究，优化出适宜的电流密度、极板间距以及电解时间等条件。试验结果表明：在二级过滤器进口安装电絮凝装置后，其出水石油类为0，悬浮物为2 mg／L以下，达到了油田的处理要求。

稀油污水；电絮凝；石油类；悬浮物

0 引 言

新疆油田风城油田作业区开发生产过程中，由于新井投产和老井增产采取的酸化、压裂、试油、大修等措施，加入大量药剂，导致油田来液性质变化，污水处理系统中石油类、悬浮物增多，对后续污水处理系统冲击较大，严重影响水质净化效果，现有的工艺不能解决问题。采用电絮凝技术处理油田污水效果显著，设备、操作简单，占地面积少，无需投加大量化学药剂，后续处理简单，为油田污水处理提供了新的途径［1-2］。

1 污水处理工艺及装置运行状况

1．1水质分析

风城油田作业区稀油污水水质分析见表1。

表1 稀油污水水质分析 mg／L

从水质分析结果可以看出，稀油污水为高矿化度、高碳酸氢根弱碱性污水。

1．2污水处理工艺

风城油田作业区稀油污水处理流程：原油处理系统污水进入2 000 m3调储罐，在调储罐内靠重力作用去除部分石油类及悬浮物，调储罐出水经反应泵提升进入污水反应罐和700 m3斜板沉降罐，去除大部分乳化油及悬浮物，出水经过滤泵提升进入一级过滤器和二级过滤器。处理量约3 500～4 000 m3／d。

1．3存在的问题

2012年污水处理系统各处理单元石油类达标率在90%以上。分析污水水质不达标的主要原因为：来水悬浮物超标严重：1～8月份234 d水质监测结果中，悬浮物达标率仅为78．6%；来水石油类、悬浮物含量存在大幅度波动，造成后续处理系统水质恶化。调储罐出水石油类平均去除率67．6%，悬浮物平均去除率54．5%。结合斜板沉降罐出水水质状况来看，斜板沉降罐出水石油类平均3．8 mg／L，达标率97．9%，悬浮物平均14．4 mg／L，达标率86．3%。出水不能满足新疆油田公司《乌尔禾油田乌5乌16井区油田注水水质标准》中石油类和悬浮物均≤2 mg／L的要求。

1．4污水水质恶化的原因

分析发现来水水质恶化的原因有以下几点：污泥脱水剂性能退化，投加污泥脱水药剂后，上层存在大量浮渣，浮渣进入污水池，然后回收进入系统“污泥循环”，影响后续水质净化；原油脱水中间层进入污水处理系统，中间层乳化程度较高，石油类、悬浮物含量高，不易重力沉降去除，调储罐不能有效发挥重力沉降作用，对后续污水处理系统冲击明显；随着油井酸化、压裂等增产增注措施的进行，油井采出液含有大量的注入药剂，严重影响水质净化效果［3-4］。

2 电絮凝室内试验

2．1电絮凝机理分析

电絮凝是在外加电场的作用下，利用可溶性的阳极，产生大量的阳离子（如Fe2＋，Al3＋等），利用生成的金属氢氧化物对废水进行凝聚沉淀。同时由于电极反应，产生直径很小的气泡，吸附系统中直径很小的颗粒物质上浮，从而使其与水分离［5］。

来水经过微絮凝器-电絮凝器-缓冲罐-双向分离器-缓冲罐-纤维球过滤器-旋翼过滤器处理，电絮凝试验流程见图1。

图1 电絮凝试验流程

以铝阳极为例，典型的电极反应如下：

阳极氧化：Al－3e－→Al3＋

阴极还原：2H2O＋2e－→2OH－＋H2↑

通常，铝离子和氢氧根离子可以形成Al（OH）3微絮体，其絮凝效果比药剂絮凝好。同时，在阴极发生还原反应，逸出的氢气形成极小的气泡，将废水中的凝聚物夹带并上浮至电解槽的液体表面，可以同时起到凝聚和气浮作用以去除水中的污染物［6］。

2．2电絮凝室内试验分析

含油污水处理首先考虑胶体脱稳、除油，为此开展了脱稳除油电化学处理研究，确定Al-Al电极作为阴、阳两电极，极板间距：阴、阳电极间距5～10 cm，电解电压3～10 V，电解时间10～60 min。根据污水的处理效果，又进行了优化试验，确定Al-Al电极阴、阳电极间距7 cm，电解电压5 V，电解时间30 min，进行含油污水净化处理试验，并对处理后水样进行水质分析，分析结果见表2。

表2 优化条件电解处理后水样水质分析结果

从表2可以看出，优化电解方式处理后模拟含油污水透光率达到90%以上，但石油类及悬浮物含量还不能满足石油类、悬浮物均≤2 mg／L的要求，需后续加入净水剂、助凝剂进行沉降。

3 电絮凝现场试验

根据现场工艺及流程，分别选取调储罐进口、出口，反应器进口、出口，一级过滤器进口，二级过滤器进口6个位置进行电絮凝试验。选取有代表性的2个位置：调储罐进口、二级过滤器进口进行的试验为例说明如下。

3．1调储罐进口

调储罐进口污水来自2 000 m3重力除油罐的底水，其水质波动较大，对水处理系统冲击较大。将电絮凝装置安装在调储罐的进口，进行试验，处理量250 L／h，槽电压16V，电流1 A，脉冲频率750 Hz。

由于电絮凝所产生的絮体比较松散，需要在调储罐进水中辅助加入净水剂、助凝剂，以加速絮体沉降，经过试验筛选，确定需加入净水剂70～100 mg／L、助凝剂5 mg／L。

电絮凝装置对调储罐进水石油类处理效果见图2，电絮凝装置对调储罐进水悬浮物处理效果见图3。

由图2、图3可以看出，经过电絮凝装置处理后，调储罐出水石油类为0，悬浮物浓度在5 mg／L以下。可见，石油类已经达到了处理要求，还需对悬浮物进行进一步处理。

图2 电絮凝装置对调储罐进水石油类处理效果

图3 电絮凝装置对调储罐进水悬浮物处理效果

3．2二级过滤器进口

将电絮凝装置安装在二级过滤器的进口，进行试验，处理量250 L／h，槽电压10 V，电流0．3 A，脉冲频率3 000 Hz。

电絮凝装置对二级过滤进水悬浮物去除效果见图4。

试验结果表明，在二级过滤器进口安装电絮凝装置后，其出水石油类为0，悬浮物为2 mg／L以下，达到了新疆油田公司的要求。所以使用电絮凝装置后可以省去二级过滤器，简化了流程，且电流低至0．3 A，能耗很低，同类技术电流一般为0．5 A。

图4 电絮凝装置对二级过滤器进水悬浮物去除效果

4 结束语

建议下一步控制污水处理系统来水水质状况，跟踪来水水质变化，进行水质净化药剂持续优化，保证水处理药剂随水质波动微调、反应器正常运行。可将电絮凝设备设置在过滤缓冲罐前，在水质波动时使用，且改造、运行费用低。此油田污水处理工艺及装备既适合旧站改造，又适合断块油田开发，有良好的应用前景。

［1］ 桑义敏，李发生，何绪文，等．含油废水性质及其处理技术［J］．化工环保，2004，24（增刊）：94-97．

［2］ 邓秀英．油田采出水处理技术综述［J］．工业用水与废水，1999，30（2）：7-9．

［3］ 刘建兴，袁国清．油田采出水处理技术现状及发展趋势［J］．工业用水与废水，2007，38（5）：20-23．

［4］ 陈霞，李杰训，李东成．油水中间过渡层的预防及处理技术［J］．油气田地面工程，2002，21（5）：51-53．

［5］ 张立山，张玉芬．絮凝法处理油田废水的研究及应用现状［J］．河北工业科技，2005，22（6）：361-363．

［6］ 王丽敏，李秋荣，石晴．电絮凝法处理含油废水的研究［J］．化工科技，2005，13（3）：30-33．

1005-3158（2014）04-0039-03

2014-03-03）

（编辑 王薇）

10．3969／j．issn．1005-3158．2014．04．013

李志国，2008年毕业于新疆大学机电一体化专业，硕士，现在中国石油新疆油田公司风城油田作业区从事油气田开发工作。通信地址：新疆克拉玛依乌尔禾区风城油田作业区设备管理科，834014